Изобретение относится к технологии переработки фосфорного шлама, образующегося
в процессе электротермического получения фосфора.
Целью изобретения является повышение степени извлечения фосфора из
шлама и обеспечение возможности переработки яшама с размером частиц 10-20 нм.
Пример 1. Шлам, содержащий 53,3 Р, 2,8% минеральных частит;, 43,9% воды, со средним размером капель
40-50 10 м в количестве 61 г подавали при температуре 60-65 С в стакан с 48 г силикагеля марки КСК
(преимущественный ралиус пор 6 нм, их объем от общего объема пор i:oc-
тавлял 70%). При перемешивании шлама с силикагелем наблюдалось выделение
из черного шлама желтых капелек фосфора , скатьгаакяцихся на дно стакана
между кусочками сорбента. Сорбент
приобретал темно-серый цвет. Всего
вьщелилось 23 г фосфора, т.е. степень вьщапения фосфора составила
±1 . too 71%.
61-0,533
R 4 осфоре (визуально чистом) определили нерастворимый остаток в количестве
0,8%, почти целиком представленный
SiO.
Пример 2. Тот же шлам, что и в примере 1, в количестве 32,6 г перемепмвали с 48 г силикагеля МСА,
имеющего преимущественный радиус пор 38 км и очень однородного по пористости;
объем пор составлял не менее /П от общего объема пор. При этом вьаелилось 17,4 г Фосфора (фактически
100%) с содержанием нерастворимого остатка 0,9%, представленного почти целиком SiO.
ел
00 N3
СО
о
и м It
ер 3, Тонкодисперсный ишам с размером капель
П Р
илистьпГ
9-10-10 м, представляющий собой дымящуюся
вязкую черную массу, богатую фосфором ((S7,3% Р, 4,2% минеральных частиц, 28,5% воды), перемешивали в
количестве 57,2 г с 48 с силикагеля мел (см.пример 2). Сорбент приобрел
черный цвет. Получено 35,8 г фосфора (степень извлечения 93%) с содержанием нерастворимого остатка 1,0%.
Из известных методов разделения фосфорных шламов подобные шпамы разделяются
только методом термического разложения.
Пример 4. Шлам того же состава
, что и в примере 1, перемешивал в тех же условиях с силикагелем марк
кем с преимущественным радиусом пор 1 нм и тоже весьма однородным по пористости
(объем таких пор составлял от общего объема пор не менее 70%).
При этом выделение фосфора бьшо незначительным (степень извлечения фосфора составляла 11 % от исходного
Пример 5. Шлам того же состава , что и в примере 1, в количестве
18,4 г перемешивали в тех же ус- лов 1ях с 48 г сорбента на основе глины Константиновского месторождения
(основной размер пор порядка 400 нм, объем таких пор не менее 70%
от общего объема пар). Выделения фосфора не наблкадалось.
Пример 6. Шлам того же состава , что и в примере 1, в количеств 12,2 г смепгивали с 48 г природнь.х
молекулярных сит с преимущественным размером пор 0,4-1,2 нм, при этом на
поры размером порядка 1 нм приходилось 15% общего объема пор.
Выделение фосфора было незначительным (степень извлечения фосфора составляла 29% от исходного).
Пример 7. При использовании механического давления частички
используемых материалов увлекаются в фосфор, увеличивая содержание нерастворимого остатка, поэтому ряд
опытов проводили на отмытых от пыли сорбентах в условиях, исключающих их механическое разрушение.
( иликагель марки КСК с преимущественным радиусом пор 6 нм (при этом
объем пор составлял не менее 70% от общего объема пор) помещали в колонку
высотой 150 мм, диаметром 35 мм, снабженную рубашкой с горячей -«одой
0
0
5
(темперлтурл В(.)ды ) . Колонку соединяли с водоструйным насосом, разрежение
замеряли ртутным манометром.
1 1лам такого же качества, что и в
примере 1 , непрер1,1вно загружали при разрежении около Ю мм рт.ст. в колонку до тех пор, пока вьщелялся
ЧИСТ1.ГЙ фосфор. Па 76 г cиJп кaгeля бьшо выделено 180 г фосфора. Выход
фосфора составил 64%. содержание нерастворимого остатка 0,06%.
Аналогичные опыты были проведены при различном разрежении. Так, при
разрежении 30 мм рт.ст. выход фосфора составил 80%, содержание нерастворимого
остатка - 0,06%. Таким образом , по предлагаемому способу может
быть получен фосфор в1 1сшей по существующим техническим требованиям чистоты
(марка А по ГОСТ 8986-72).
Пример 8. Силикагели, использованные
в предыдущих примерах, достаточно дефицитны. Были проведены опыты с использованием природного
сорбента на основе вермикулита, ха- рактеризуЮ1цегося более пологой кривой
распределения пор по размерам, однако объем мезопор (радиус пор 3-220 нм)
составлял 20-50% от общего объема пор. Разложение шлама проводили на
колонке в условиях, описанных в примере 7.
Степень извлечения фосфора при
разложении 17 г шлама составила 95%, содержание нерастворимого остатка 0,18%.
Пример 9. Илистый шлам, описанный в примере 3, помещали в
колонку, заполненную вермикулитом с размером пор 3-220 нм (пример 8).
Опыт проводили в условиях, описанных в примере 7. На 51 г вермикулита было
переработано 192 г шлама. Степень из- влечения фосфора составила 64%, содержание
нерастворимого остатка - 0,22%.
Зависимость степени извлечения
фосфора от характеристик активной поверхности представлена в табл.1.
Разрушение оболочки из тонкодис- персных частиц, удерживающих структуру
шлама, может быть осуществлено
0
5
0
0
не только ее срезыванием или механическим раздавливанием капель, как
это описано в прототипе, но и приложением к частицам сил, направленных
от поверхности капли и достаточных для вытягивания их в фазу воды.
515
Такой э({)фект достигается при контактировании
шлама с гидрофильной пористой поверхностью, при этом на входе в капилляры активной гидрофильной поверхности
обеспечивается давление
2С cos 0 .- , Р , где Ь - коэффициент
поверхностного натяжения; 9 - угол смачивания; г - радиус капилляров.
Как видно из приведенного уравнения , силы, вытягивающие тонкодисперсные частицы в фазу воды, зависят
от степени гидрофильности поверхности (чем ближе cos б к 1, тем они больше) и от радиуса капилляров г, а
число капилляров на единицу поверхности должно быть таким, чтобы выполнялась
работа адсорбции. Экспериментально доказано, что оптимальная степень
выделения фосфора из шлама достигается на мезопористых поверхностях
с размером пор 3-220 нм, в том случае , если количество таких пор составляет
20-70% от общего числа. Требуемыми характеристиками обладают
82966
крупнопористые силикагели и подобные им материалы, а также ряд природных
сорбентов. Хорошие результаты, например , получены с помощью сорбентов
на основе вермикулита. Степень извлечения фосфора из пшамов при использовании
сорбентов с указанными характеристиками составляет 58-100%,
Q при зтом могут быть переработаны шла- мы любой дисперсности,
В табл.2 представлены сравнительные данные по разложению шлама разной дисперсности.
Ig Формула Изобретения
Способ извлечения фосфора из шлама
, отличающийся тем, что, с целью повьппения выхода продукта и обеспечения возможности переработки
шлама с размером частиц 10-20 мкм, извлечение фосфора ведут путем контактирования шлама с кремнеземе
од ержащим гидрофильным сор- 5 бентом, 20-70% пор которого имеют радиус 3-220 нм.
0
Т а б л и ц а 1
Степень выделения фосфора, %:
шлам со средней
дисперсностью
50 мкм
шпал со средней
дисперсностью
10-20 мкм
Таблица 2
До 100 (пример 2)